專(zhuān)利名稱(chēng)：基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶固態(tài)發(fā)光器件，例如適用于光發(fā)射的半導(dǎo)體器件的光 源，尤其涉及所述光源的封裝方法及結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
固態(tài)光源，包括半導(dǎo)體發(fā)光器件(例如但不限于發(fā)光二極管)，可在 驅(qū)動(dòng)電功率作用下發(fā)光(例如但不限于可見(jiàn)光)，為綠色無(wú)污染的干凈節(jié)能光源，在裝飾照 明、舞臺(tái)照明和投影機(jī)光源中，已有著廣闊的應(yīng)用。目前最佳綠光LED光源采用了基于InGaN材料的綠光LED，紅光LED光源采用了基 于AlhGap材料的紅光LED。但限于材料發(fā)光機(jī)制的限制，特定波長(zhǎng)的LED發(fā)光效率可能很 低，具體如圖1所示實(shí)曲線(xiàn)表示人眼對(duì)不同發(fā)光波長(zhǎng)的光的敏感度；以InGaN材料所對(duì)應(yīng) 的虛曲線(xiàn)為例，發(fā)光波長(zhǎng)為450納米的藍(lán)光LED外量子效率約為25 %，而530納米左右的綠 光LED外量子效率僅為10%左右。且綠光LED由于生長(zhǎng)條件苛刻，加工難度高而造成成本 很高以當(dāng)前市場(chǎng)為例，同等檔次下綠光LED的價(jià)格比藍(lán)光LED的高約一倍以上。這嚴(yán)重阻 礙了特定波長(zhǎng)LED的全面應(yīng)用。為此，以綠光光源為例，有人提出基于固態(tài)發(fā)光芯片(例如藍(lán)光LED)采用光波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)換材料(例如綠色熒光粉)來(lái)構(gòu)造光源，代替現(xiàn)有綠光LED。美國(guó)專(zhuān)利US 6，496，322和 US6, 682，207分別提出了一種綠光熒光粉材料及其成分，與藍(lán)光或UV (紫外)光LED混合 產(chǎn)生綠光。該類(lèi)光源至少包括LED、熒光粉及用來(lái)改變光方向的反射杯，所述LED置于反射 杯的底部開(kāi)口 ；如圖2，發(fā)表在2005年日本應(yīng)用物理期刊(Journal of Applied Physics, Japan)第44卷第21期第649 651頁(yè)，為例常用的封裝結(jié)構(gòu)有a)將熒光粉3直接涂覆于LED芯片1之上，膠體4覆蓋熒光粉3并填充反射杯2 的剩余空間，從而熒光粉3在來(lái)自L(fǎng)ED芯片1的激發(fā)光的激勵(lì)下，產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的受激發(fā)光 并經(jīng)反射杯2收集定向射出；b)為避免熒光粉發(fā)光效率和壽命受LED芯片發(fā)熱產(chǎn)生的不利影響，將a方案中熒 光粉3改為均勻散布于膠體4中，可以既提高熒光轉(zhuǎn)換效率，延長(zhǎng)熒光粉壽命，又提高光源 輸出的均勻性；c)在反射杯2正對(duì)LED芯片1的開(kāi)口處設(shè)置一熒光粉層，該熒光粉層與LED芯片 之間的空間填充以具有折射系數(shù)匹配的膠體；d)將c方案中所述反射杯的杯壁由鏡面反射特性改為漫反射特性，以提高熒光轉(zhuǎn) 換效率。上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于所述幾種方案，包括美國(guó)專(zhuān)利US 6，496，322 所提出的光源結(jié)構(gòu)都將造成光源光斑的大幅擴(kuò)散，當(dāng)該類(lèi)光源用于對(duì)光源光學(xué)擴(kuò)展量 (Etendue)有所限制的場(chǎng)合如投影機(jī)系統(tǒng)、舞臺(tái)照明系統(tǒng)時(shí)，雖然光源的光輸出流明可能超 出現(xiàn)有綠光LED，但光源的亮度(即單位面積上的流明數(shù))卻將大大降低，因此不適合該類(lèi) 應(yīng)用場(chǎng)合。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提出 一種帶固態(tài)發(fā)光芯片的光源及其封裝方法，具有較低的光學(xué)擴(kuò)展量，以滿(mǎn)足光學(xué)系統(tǒng)高效 率高亮度的需求。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的基本構(gòu)思為對(duì)光斑尺寸進(jìn)行限制，最好采用薄 型封裝結(jié)構(gòu)來(lái)使固態(tài)發(fā)光芯片的光斑基本保持不擴(kuò)散；并經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證，放棄對(duì)光源發(fā)光面 用具有一定折射率的介質(zhì)進(jìn)行的保護(hù)性封裝，直接采用緊湊的裸封裝結(jié)構(gòu)來(lái)提高光輸出亮度。作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案是，提供一種基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源，包括 光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料以及設(shè)置在基底上的固態(tài)發(fā)光芯片，尤其是，所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料所在的 光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層直接貼覆在所述固態(tài)發(fā)光芯片上或通過(guò)透明填充介質(zhì)來(lái)粘覆在該固態(tài) 發(fā)光芯片上，該光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的上表面裸于空氣中；且該光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的厚度小 于或等于所述固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直徑的20%。具體地說(shuō)，上述方案中，所述透明填充介質(zhì)折射率高于1.3，包括硅膠。所述光波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)換材料層還包括一種或一種以上的透明材料，用來(lái)將所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料結(jié)合在一起。 所述透明材料為透明膠體或透明玻璃材料，例如硅膠，與所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料混合或溶合 成型；或者為透明塑料薄膜材料，所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料被熱壓在該透明塑料薄膜材料上。上述方案中，所述固態(tài)發(fā)光芯片為半導(dǎo)體發(fā)光芯片。例如發(fā)光二極管芯片。所述 光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料包括熒光粉、納米發(fā)光材料或發(fā)光染料，例如硅酸鹽綠色熒光粉或YAG:Ce 黃色熒光粉。所述基底采用導(dǎo)熱材料。上述方案中，還包括波長(zhǎng)選擇濾光片，隔著空氣隙放置在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層 的上方；該波長(zhǎng)選擇濾光片反射源自所述固態(tài)發(fā)光芯片的激發(fā)光，而源自所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 材料的受激發(fā)光可透射穿過(guò)該波長(zhǎng)選擇濾光片?；蛘哌€包括角度選擇濾光片，隔著空氣隙 放置在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的上方；該角度選擇濾光片反射大于預(yù)定入射角度的入射光 線(xiàn)?；蛘哌€包括架設(shè)在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層上方的光收集透鏡組，該光收集透鏡組的底 部表面與所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層或波長(zhǎng)選擇濾光片或角度選擇濾光片上表面之間的距離 小于所述固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直徑的50%。該光收集透鏡組為一個(gè)具有上、下表面的光 收集透鏡；所述光收集透鏡至少有一個(gè)表面鍍有光波長(zhǎng)選擇透射膜，該光波長(zhǎng)選擇透射膜 反射源自所述固態(tài)發(fā)光芯片的激發(fā)光，而源自所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的受激發(fā)光可透射穿過(guò) 該光波長(zhǎng)選擇透射膜?；蛘咴摴馐占哥R組的底部表面鍍有角度選擇透射膜，該角度選擇 透射膜反射大于預(yù)定入射角度的入射光線(xiàn)。作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案還是，提供一種基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源的封 裝方法，所述固態(tài)光源包括設(shè)置在一基底上的固態(tài)發(fā)光芯片；尤其是，包括在所述固態(tài)發(fā)光 芯片的發(fā)光面上貼覆一厚度小于或等于該固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直徑的20%的光波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換材料層的步驟，該光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層包括光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料；將所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的
另一面裸置于空氣中。上述方案中，是采用透明填充介質(zhì)來(lái)將所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層貼覆到固態(tài)發(fā)光芯 片發(fā)光面上的。或者還包括隔著空氣隙在所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料上方放置光波長(zhǎng)選擇濾光片的 步驟，該光波長(zhǎng)選擇濾光片反射源自所述固態(tài)發(fā)光芯片的激發(fā)光，而源自所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 材料的受激發(fā)光可透射穿過(guò)該光波長(zhǎng)選擇濾光片。進(jìn)一步地，該光波長(zhǎng)選擇濾光片具有導(dǎo) 熱透明基材?；蛘哌€包括在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層上架設(shè)光收集透鏡組的步驟，使該光收 集透鏡組的底部表面與所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層上表面之間的距離小于所述固態(tài)發(fā)光芯片 的外接圓直徑的50%?；蛘哌€包括將所述基底設(shè)置在散熱器或散熱片上的步驟。
上述方案中，所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層為一種或一種以上透明材料與顆粒狀的所述 光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料混合或溶合后固化成型的?；蛘咴摴獠ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層為將顆粒狀的所述光 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料噴灑并熱壓在透明塑料薄膜材料的表面而形成的。采用上述各技術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1曲線(xiàn)示意了現(xiàn)有發(fā)光材料所帶來(lái)的外量子效率與波長(zhǎng)關(guān)系；圖加 d示意了現(xiàn)有固態(tài)光源的若干種封裝結(jié)構(gòu)；圖3示意了本發(fā)明固態(tài)光源的封裝結(jié)構(gòu)；圖如及4b通過(guò)比較示意了圖3所述結(jié)構(gòu)可具有的優(yōu)化效果；圖5示意了圖3結(jié)構(gòu)的改進(jìn)實(shí)施例；圖6示意了圖3實(shí)施例對(duì)光輸出亮度的改進(jìn)效果圖7示意了圖3結(jié)構(gòu)的又一改進(jìn)實(shí)施例圖8示意了圖7實(shí)施例的改進(jìn)效果其中，各附圖的標(biāo)記為1——LED芯片，2——反射杯，3——光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料/熒 光粉，4——膠體，50 53、60 62——光線(xiàn)，7——收集透鏡，71、72——上、下表面，8—— 光波長(zhǎng)選擇濾光片。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明光源包括設(shè)置在一基底上的固態(tài)發(fā)光芯片，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，該固態(tài)發(fā)光芯 片包括但不限于半導(dǎo)體發(fā)光芯片，例如發(fā)光二極管芯片。所述基底可以是形成該固態(tài)發(fā)光 芯片的襯底，各電極在該襯底的發(fā)光面之外形成。與現(xiàn)有技術(shù)相區(qū)別，本發(fā)明光源封裝方法 是在所述固態(tài)發(fā)光芯片的發(fā)光面上貼覆一厚度小于或等于該固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直徑 的20%的光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層，該光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層包括光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料；并將該光波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換材料層的另一面裸置于空氣中。圖3示意了依本發(fā)明方法得到的光源結(jié)構(gòu)覆在固態(tài)發(fā) 光芯片1的發(fā)光面之上的是光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層，厚度h小于或等于所述固態(tài)發(fā)光芯片的外 接圓直徑D的20%，上表面裸于空氣中。所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層還包括一種或一種以上的 透明材料，用來(lái)將光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料結(jié)合在一起。所述透明材料可以是一種透明膠體如硅膠， 與所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料混合后固化成型成一層。該透明膠體的折射率一般高于1.3。本發(fā) 明并不限制光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料與所述透明膠體在光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層中的相對(duì)分布，但為了提 高光輸出亮度，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，排除用所述透明膠體包覆光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料使之與空氣隔絕的 做法。所述透明材料還可以是一種透明玻璃材料，將光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料溶解于其中再澆鑄 成型形成一層。所述透明材料也可以是一種透明塑料薄膜材料，將熒光粉顆粒噴灑并熱壓 在該透明塑料薄膜材料的表面。實(shí)際上，所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的構(gòu)成或成型方法并不限 于這些例子，現(xiàn)有技術(shù)中還有多種方式可以引用。為了利于熒光粉散熱，所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層應(yīng)與所述發(fā)光面緊密接觸。因此還 可以用透明填充介質(zhì)來(lái)填充，使所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層更好地貼覆到固態(tài)發(fā)光芯片發(fā)光面 上。該透明填充介質(zhì)的折射率一般高于1.3，甚至該透明填充介質(zhì)可以是所述透明膠體。作為該實(shí)施例的替換，在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層內(nèi)，還可以將所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材 料與透明膠體相分離，即把所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料涂敷在該透明膠體上與所述固態(tài)發(fā)光芯片 相背的一面，這樣通過(guò)透明膠體來(lái)將光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料粘附在所述發(fā)光面上，同時(shí)使位于上方的光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料完全裸于空氣中。所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料包括熒光粉，發(fā)光染料或納米 發(fā)光材料，例如但不限于硅酸鹽綠色熒光粉或YAG:Ce黃色熒光粉。圖4示意了不同光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層厚度h對(duì)受激發(fā)光的影響圖如代表本發(fā)明 光源結(jié)構(gòu)，光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層厚度比較薄，小于一預(yù)定角度的小角度出射光線(xiàn)52由光波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)換層射出；大角度出射的激發(fā)光線(xiàn)50、53由于全反射現(xiàn)象的存在而被反射回固態(tài)發(fā)光芯 片，再因由該芯片表面微結(jié)構(gòu)的反射作用經(jīng)一次或多次反射而改變出射角度射出，例如經(jīng) 一次反射的激發(fā)光線(xiàn)51。圖4b示意了較厚光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層帶來(lái)的效果，同樣因全反射沒(méi) 有出射的光線(xiàn)50反射回來(lái)后未能射往固態(tài)發(fā)光芯片，由此一部分光線(xiàn)51'被損耗掉，另一 部分光線(xiàn)51從光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的側(cè)面射出；此外也有部分出射光線(xiàn)53以小角度入射角直接 從光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的側(cè)面射出；在對(duì)光學(xué)擴(kuò)展量^tendue)有所限制的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，從側(cè)面出 射的光線(xiàn)難以被收集并加以利用，因此，厚度h越大，光損耗越大。以固態(tài)發(fā)光芯片采用藍(lán)光或UV光LED，光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料采用基于InGaN的熒光粉 為例，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的綠光光源成本幾乎等同于藍(lán)光LED，比綠光LED降低至 少50% ；在本發(fā)明一實(shí)施例中，光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層包括相混合的硅酸鹽熒光粉與硅膠(折 射率為1.53)，令11為0. 05mm, LED上表面大小為Immxlmm(其外接圓直徑為1.41mm)，驗(yàn)證 如圖6所示，當(dāng)采用直流驅(qū)動(dòng)時(shí)，相同強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)電流下，本發(fā)明綠光光源的光輸出亮度比 綠光LED的輸出亮度要高，甚至可提高10%以上。為了進(jìn)一步提高光源光輸出亮度，如圖7結(jié)構(gòu)所示，本發(fā)明方法還包括隔著空氣 隙在所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料上方放置光波長(zhǎng)選擇濾光片8的步驟。該光波長(zhǎng)選擇濾光片8反射 源自所述固態(tài)發(fā)光芯片的激發(fā)光，而源自所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的受激發(fā)光可透射穿過(guò)該光 波長(zhǎng)選擇濾光片；這樣部分未被吸收利用的激發(fā)光將得以被二次利用，從而提高光波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換材料的萃取效率。該空氣隙越小越好。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述濾光片8采用導(dǎo)熱透明基材時(shí)， 在較小的空氣隙下將有助于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的散熱。圖8示意了在空氣隙小于5微米時(shí)的效 果當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電流小于1安培時(shí)，放置光波長(zhǎng)選擇濾光片后光源在60度收集角度內(nèi)的光 輸出相對(duì)光強(qiáng)略有提高；而在1安培以上驅(qū)動(dòng)電流越大，LED的發(fā)熱越嚴(yán)重，此時(shí)濾光片導(dǎo) 熱對(duì)所述相對(duì)光強(qiáng)的提升越明顯。另外，為了進(jìn)一步提高光源光輸出亮度，本發(fā)明還可以用一角度選擇濾光片來(lái)代 替所述光波長(zhǎng)選擇濾光片8，隔著空氣隙放置在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的上方；或者在所 述光波長(zhǎng)選擇濾光片8的上方或下方增設(shè)一所述角度濾光片。該角度選擇濾光片反射大于 預(yù)定入射角度的入射光線(xiàn)，小或等于該入射角度的入射光則穿透該角度選擇濾光片。進(jìn)一步地，本發(fā)明方法還可以包括在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層上架設(shè)光收集透鏡組 的步驟，如圖5所示，使該光收集透鏡組的底部表面與所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層(當(dāng)有波長(zhǎng) 選擇濾光片或角度選擇濾光片存在時(shí)，則為最上方的波長(zhǎng)選擇濾光片或角度選擇濾光片) 上表面之間的距離小于所述固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直徑的50%。該實(shí)施例中，所述光收集 透鏡組為一個(gè)具有上、下表面71、72的光收集透鏡7，將受激發(fā)光準(zhǔn)直成近平行光進(jìn)行光輸 出。所述近平行光的發(fā)散半角可以限制為±15S或更小，視光源使用場(chǎng)合不同而定。可以在 所述光收集透鏡的至少一個(gè)表面(例如下表面7 上鍍光波長(zhǎng)選擇透射膜，來(lái)反射源自所 述固態(tài)發(fā)光芯片的激發(fā)光(如光線(xiàn)62)，而源自所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的受激發(fā)光60、61可 透射穿過(guò)該光波長(zhǎng)選擇透射膜；這樣，沒(méi)有被光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料吸收的激發(fā)光可以被反射回
7光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層以得到二次激發(fā)的利用機(jī)會(huì)。所述光收集透鏡7可以是非球面的塑膠或玻 璃透鏡，可以用放置在基底上的支架來(lái)支承；也可以采用一個(gè)封裝外殼來(lái)連結(jié)基底與該光 收集透鏡7，以在該基底與光收集透鏡7之間圍合出一個(gè)容納所述固態(tài)發(fā)光芯片1和光波 長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的空間，同時(shí)使光收集透鏡7下表面與光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層上表面保持一定間 隔，以折射率約為1的空氣隔開(kāi)，既保護(hù)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料免受機(jī)械損傷，又降低了光源的光 學(xué)擴(kuò)展量。所述支架或封裝外殼因可借鑒現(xiàn)有技術(shù)，不再在此詳述。作為該實(shí)施例的替換，所述光收集透鏡組還可以包括一個(gè)以上相互分離的球面或 非球面透鏡。進(jìn)一步地，可以在所述光收集透鏡組的底部表面鍍波長(zhǎng)選擇透射膜。在本發(fā)明中，當(dāng)所述固態(tài)發(fā)光芯片為大功率發(fā)光芯片時(shí)，為提高光源壽命，所述基 底最好采用導(dǎo)熱材料。光源封裝時(shí)，還可以考慮增設(shè)將所述基底設(shè)置在散熱器或散熱片上 的步驟。
權(quán)利要求
1.一種基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源，包括光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料以及設(shè)置在基底上的固態(tài)發(fā) 光芯片，其特征在于所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料所在的光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層直接貼覆在所述固態(tài)發(fā)光芯片上或通 過(guò)透明填充介質(zhì)來(lái)粘覆在該固態(tài)發(fā)光芯片上，該光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的上表面裸于空氣中； 且該光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的厚度小于或等于所述固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直徑的20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源，其特征在于所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層還包括一種或一種以上的透明材料，用來(lái)將所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材 料結(jié)合在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源，其特征在于所述透明材料為透明膠體或透明玻璃材料，與所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料混合或溶合成型； 或者，所述透明材料為透明塑料薄膜材料，所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料被熱壓在該透明塑料薄膜 材料上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源，其特征在于還包括波長(zhǎng)選擇濾光片，隔著空氣隙放置在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的上方；該波長(zhǎng)選 擇濾光片反射源自所述固態(tài)發(fā)光芯片的激發(fā)光，而源自所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的受激發(fā)光可 透射穿過(guò)該波長(zhǎng)選擇濾光片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源，其特征在于還包括角度選擇濾光片，隔著空氣隙放置在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的上方；該角度選 擇濾光片反射大于預(yù)定入射角度的入射光線(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5任一項(xiàng)所述基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源，其特征在于還包括架設(shè)在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層上方的光收集透鏡組，該光收集透鏡組的底部表 面與所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層、波長(zhǎng)選擇濾光片或角度選擇濾光片上表面之間的距離小于所 述固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直徑的50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源，其特征在于所述光收集透鏡組為一個(gè)具有上、下表面的光收集透鏡；所述光收集透鏡至少有一個(gè) 表面鍍有光波長(zhǎng)選擇透射膜，該光波長(zhǎng)選擇透射膜反射源自所述固態(tài)發(fā)光芯片的激發(fā)光， 而源自所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的受激發(fā)光可透射穿過(guò)該光波長(zhǎng)選擇透射膜。
8.一種基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源的封裝方法，所述固態(tài)光源包括設(shè)置在一基底上的 固態(tài)發(fā)光芯片；其特征在于，包括在所述固態(tài)發(fā)光芯片的發(fā)光面上貼覆一厚度小于或等于該固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直 徑的20%的光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的步驟，該光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層包括光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料；將所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的另一面裸置于空氣中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源的封裝方法，其特征在于還包括隔著空氣隙在所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料上方放置光波長(zhǎng)選擇濾光片的步驟，該光波長(zhǎng) 選擇濾光片反射源自所述固態(tài)發(fā)光芯片的激發(fā)光，而源自所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的受激發(fā)光 可透射穿過(guò)該光波長(zhǎng)選擇濾光片；或者，還包括在所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層上架設(shè)光收集透鏡組的步驟，使該光收集透鏡組的底 部表面與所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層上表面之間的距離小于所述固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直徑 的 50%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源的封裝方法，其特征在于 還包括將所述基底設(shè)置在散熱器或散熱片上的步驟。
全文摘要
一種基于光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的固態(tài)光源及其封裝方法，所述固態(tài)光源包括光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層以及設(shè)置在基底上的固態(tài)發(fā)光芯片，尤其是，將包括光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層厚度設(shè)置成小于或等于該固態(tài)發(fā)光芯片的外接圓直徑的20％，貼覆在該固態(tài)發(fā)光芯片的發(fā)光面上；將所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的另一面裸置于空氣中。還可以在所述所述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料層的上方架設(shè)一光收集透鏡組件，以將受激發(fā)光準(zhǔn)直成近平行光進(jìn)行光輸出。使用本發(fā)明的光源具有較低的光學(xué)擴(kuò)展量，便于系統(tǒng)低成本地實(shí)現(xiàn)高亮度、高功率光輸出。
文檔編號(hào)H01L33/48GK102142511SQ20101916404
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者許顏正 申請(qǐng)人:深圳市光峰光電技術(shù)有限公司